在太陽(yáng)能光伏發(fā)電中核心元件為太陽(yáng)能電池，常用的電池種類為非晶硅、單晶硅、多晶硅以及薄膜電池等。
在實(shí)際應(yīng)用中，多晶硅和單晶硅電池的使用范圍最廣泛，非晶硅電池基本應(yīng)用在計(jì)算器輔助電源和小型系統(tǒng)電源中。我國(guó)所生產(chǎn)的晶體硅電池總效率為 25%，和外國(guó)同類產(chǎn)品的使用效率相比，處于同一水平線。
通過(guò)若干或者單獨(dú)一個(gè)太陽(yáng)電池片所構(gòu)成的太陽(yáng)能電池板，屬于光伏組件。在市政道路光伏發(fā)電系統(tǒng)中，通常由控制器、蓄電池、太陽(yáng)能板以及逆變器等組成。
以上組成部分皆通過(guò)電子元器件組成，與機(jī)械部分沒(méi)有任何關(guān)系，故太陽(yáng)能光伏發(fā)電設(shè)備較為簡(jiǎn)單，在安裝維護(hù)方面對(duì)工作人員的要求也較低，而且具有較長(zhǎng)的使用年限、穩(wěn)定性高以及可持續(xù)性等特點(diǎn)。
通過(guò)控制器的控制，在白天出現(xiàn)太陽(yáng)后，太陽(yáng)能板接收太陽(yáng)能，并將產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存在蓄電池中。當(dāng)夜幕降臨，太陽(yáng)能板無(wú)法再生產(chǎn)電能時(shí)，蓄電池將會(huì)利用逆變裝置為照明系統(tǒng)持續(xù)供電，如此周而復(fù)始，不僅能夠解決市政照明工作，才能有效降低照明成本。
市政照明中太陽(yáng)能光伏發(fā)電的應(yīng)用
市政照明中太陽(yáng)能光伏發(fā)電的組成部分
在太陽(yáng)能光伏發(fā)電中，具有儲(chǔ)存電能作用的蓄電池屬于主要組成部分之一，在太陽(yáng)能光伏發(fā)電中具有重要作用。蓄電池能夠儲(chǔ)存大量電能，故可以長(zhǎng)期不間斷地運(yùn)行，其特征為污染性較低，工作效率較高。
市政照明在選擇蓄電池時(shí)必須結(jié)合本市的氣候情況，科學(xué)選擇蓄電池的容量，若是日照時(shí)間較短，且容易出現(xiàn)陰雨天，必須使用大容量的蓄電池。反之，用普通的蓄電池即可，以防資源浪費(fèi)。
整流電路的主要作用是將交流電池連成直流電，逆變器則與之相反，其能夠把直流電轉(zhuǎn)變成交流電。這種把電能的轉(zhuǎn)化過(guò)程反向進(jìn)行的方式屬于逆變。
在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中所使用的太陽(yáng)能電池，通過(guò)接受日光的照射，能夠產(chǎn)生直流電，不過(guò)在供電系統(tǒng)中使用直流電供電的情況較少，而且具有一定的限制。另外，供電系統(tǒng)把電壓升高或者降低時(shí)，只需將變壓器添加在交流系統(tǒng)中即可。
從直流系統(tǒng)的角度來(lái)講，若想要提升電壓或者降低電壓所使用的技術(shù)與復(fù)雜而且對(duì)工作人員的要求較高。從光伏發(fā)電系統(tǒng)來(lái)講，對(duì)逆變器具有極高的要求，其要求逆變器具有較高的穩(wěn)定性以及逆變質(zhì)量，保證在輸入直流電時(shí)所產(chǎn)生的電壓具有較為廣泛的應(yīng)用范圍。
因此在市政照明使用太陽(yáng)能光伏發(fā)電時(shí)，應(yīng)合理選擇逆變器，保證其能夠滿足應(yīng)用需求。
在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，太陽(yáng)電池屬于核心部分，電能與光能之間轉(zhuǎn)化的基本單位屬于太陽(yáng)能電池中的每個(gè)單體，目前常用的尺寸規(guī)格有 166（即 166 mm×166 mm）和 182（即 182 mm×182 mm），工作電壓通常為 0.5 ～ 0.6 V，工作電流基本處于 10 ～ 13 A。
正常來(lái)講，不能以獨(dú)立的形式采用太陽(yáng)能電池中的各個(gè)單體。太陽(yáng)能組件是指將單獨(dú)的太陽(yáng)能電池并聯(lián)或者串聯(lián)，隨后封裝在一起，組件功率范圍在幾瓦和幾百瓦之間，可以單獨(dú)使用。不過(guò)，在把組件之間進(jìn)行并聯(lián)或者串聯(lián)安裝時(shí)，能夠形成方陣，這時(shí)產(chǎn)生的輸出功率，便能滿足負(fù)載對(duì)于功率的需求。
因此，在選擇太陽(yáng)能電池時(shí)，必須根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)電能的具體需求合理選擇，以此保證輸出功率能夠滿足負(fù)載的需求。
為有效解決蓄電池在運(yùn)行過(guò)程中充電、放電所產(chǎn)生的影響，保證所使用的蓄電池能夠發(fā)揮出自身的作用，而且具有較長(zhǎng)的使用壽命，預(yù)防蓄電池存在過(guò)度放電和充電的問(wèn)題，應(yīng)添加具有控制充電和放電功能的控制器。
控制器的基本工作原理是通過(guò)檢測(cè)蓄電池實(shí)際的電荷狀態(tài)或者電壓狀態(tài)，分析其是否已經(jīng)處于充電和放電的臨界點(diǎn)，隨后根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的蓄電池下達(dá)命令，以此保證蓄電池的使用壽命，延緩其損壞速度。
市政照明中太陽(yáng)能光伏發(fā)電的電纜敷設(shè)
在市政照明中太陽(yáng)能光伏發(fā)電的電纜敷設(shè)常應(yīng)用的方法有以下兩種：第一種是將電纜敷設(shè)在所規(guī)劃的專用溝道中。第二種是將電纜和其他的公用管線一起敷設(shè)至同一條溝道中。無(wú)論使用哪種敷設(shè)方法，皆具有以下特點(diǎn)：
（1）能夠和其他的設(shè)備一起使用一條過(guò)道，減少挖掘工作難度。
（2）能夠應(yīng)用在無(wú)法使用管道敷設(shè)工程的項(xiàng)目中。
（3）能夠?qū)⑷舾刹煌碾娎|一起敷設(shè)。
（4）電纜情況較為復(fù)雜。
（5）有助于降低未來(lái)更換電纜的困難程度。在挖掘太陽(yáng)能電纜敷設(shè)所需要的溝道時(shí)，除了能夠在地面進(jìn)行挖掘，還能在地下進(jìn)行挖掘。若是地面挖掘溝道時(shí)具有較多建筑物阻礙，應(yīng)優(yōu)先使用地下挖掘的方式建設(shè)溝道。
在市政照明中應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)與不足
在市政照明中應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)
在市政照明中應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)，除了能夠節(jié)省能源，提升電力資源利用的安全性，還能夠縮短電纜的鋪設(shè)距離。
現(xiàn)階段，太陽(yáng)能基本使用兩種方式把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成可用能源：第一種，把太陽(yáng)能所產(chǎn)生的輻射轉(zhuǎn)化成熱能；第二種，為把太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化成電能，不過(guò)該方法需要采用光電器件，也就是光伏發(fā)電。從當(dāng)前的市政照明情況來(lái)講，所使用的太陽(yáng)能發(fā)電為光伏發(fā)電技術(shù)。
該技術(shù)使用把光能轉(zhuǎn)變成電能的設(shè)備，把半導(dǎo)體安裝在系統(tǒng)中，根據(jù)光伏效應(yīng)的有關(guān)原理，把太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變成電能，在市政照明中，應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)包括以下兩點(diǎn)。
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太陽(yáng)能的特征為無(wú)限性和分布性，其屬于可再生資源，在實(shí)際應(yīng)用該資源時(shí)不用為能源枯竭而擔(dān)憂。在地球上除了夜晚隨處可見(jiàn)太陽(yáng)光，最大的差異為不同地區(qū)、不同氣候所產(chǎn)生的日照強(qiáng)度具一定的差異，不過(guò)其并不會(huì)因?yàn)闅夂?、地區(qū)等因素而消失。
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太陽(yáng)能光伏發(fā)電所應(yīng)用的發(fā)電原理比較直接。該技術(shù)的發(fā)電原理是把電子和光子之間不會(huì)出現(xiàn)中間過(guò)程和有關(guān)器械運(yùn)動(dòng)進(jìn)行直接轉(zhuǎn)換，這里的中間過(guò)程為把熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電磁能等過(guò)程。因此，太陽(yáng)能光伏發(fā)電的發(fā)電形式較為快捷，和傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)相比，其質(zhì)量更高，而且更為綠色環(huán)保。
在市政照明中應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電的不足
首先，在所有電力能源中，使用太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)電的單次建造成本相對(duì)較高，從這方面來(lái)看，容易增加照明工程的造價(jià)。其次，在市政照明系統(tǒng)，如太陽(yáng)能路燈等使用的電池為蓄電池，容易存在電池燃爆等安全隱患，且儲(chǔ)能介質(zhì)成本較高。
最后，市政照明為功能性照明，對(duì)可靠性的要求較高，需要為來(lái)往車輛和行人提供穩(wěn)定與安全性高的照明設(shè)備，但是太陽(yáng)能電池中的能源來(lái)自太陽(yáng)能，在陰雨天時(shí)太陽(yáng)能電池?zé)o法產(chǎn)生足夠電能，照明系統(tǒng)只能使用蓄電池中存余的電能發(fā)電，在具體應(yīng)用時(shí)必須不斷提升蓄電池容量，擴(kuò)充太陽(yáng)能組件，保證系統(tǒng)能夠在 1 d 內(nèi)收集并儲(chǔ)存兩天甚至多天能夠使用的電能。
不過(guò)，天氣的變化無(wú)法琢磨，市政照明應(yīng)充分考慮長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)陰雨天情況下，滿足照明用電需求所對(duì)應(yīng)的蓄電池容量配套和光伏組件功率配套。
市政照明中太陽(yáng)能光伏發(fā)電的應(yīng)用案例
本文以某市政照明工程為例，探討其應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電的效果。
該市政照明工程在人行通道中采用普通市電照明燈具，通過(guò)實(shí)踐證明，該通道在夜晚時(shí)具有良好的照明效果，不過(guò)在設(shè)計(jì)電路的配電時(shí)還存在一些問(wèn)題。
在該設(shè)計(jì)案例中，并未對(duì)路燈電纜進(jìn)行單獨(dú)的鋪設(shè)，而是從周圍路燈進(jìn)行接電，造成人行通道內(nèi)的路燈只有在晚上才可以發(fā)揮出照明效果，而白天無(wú)法發(fā)揮照明作用。通道在遇到陰雨天、下雪天時(shí)，路燈的照明效果相對(duì)較差，特別是通道的中間部分，在夜晚可見(jiàn)度非常低，無(wú)法保證步行人員在該路段的安全。
因此，當(dāng)?shù)卣疄榇嗽O(shè)計(jì)了若干補(bǔ)救方案，不過(guò)大多數(shù)方案家存在敷設(shè)費(fèi)用較高的問(wèn)題，甚至有些方案會(huì)影響當(dāng)?shù)亟煌?。通過(guò)多方對(duì)比，最終使用太陽(yáng)能發(fā)電解決該人行通道存在的照明問(wèn)題。
首先，政府在人行通道內(nèi)安裝 7 套15 W 的太陽(yáng)能燈具，以此提升通道中間段的可見(jiàn)度，在使用過(guò)程中能夠有效滿足人們的需求。本案例的人行通道長(zhǎng)度為100 m，寬度為 5 m，整體高度在 2.7 m，該通道口中間段未設(shè)置采光口。
在架設(shè)所需要的太陽(yáng)能路燈時(shí)，在本通道內(nèi)每間隔 10 m 安裝一套節(jié)能燈。節(jié)能燈的電源為通道外部的太陽(yáng)能電池板。原先設(shè)計(jì)師規(guī)劃使用15 V 直流電源供電，不過(guò)因?yàn)橥ǖ篱L(zhǎng)度問(wèn)題，容易在電纜線路中產(chǎn)生較大的電壓，最終使用逆變器 15 V 直流電轉(zhuǎn)變成 250 V 交流電源為路燈供電。
在通道中所架設(shè)的太陽(yáng)能路燈，僅用于白天照明，晚上照明則從周圍路燈接電，所架設(shè)的太陽(yáng)能路燈照明時(shí)間平均為12 h，能夠有效解決因?yàn)樘?yáng)能電池容量太小，無(wú)法滿足供電需求的問(wèn)題。
早晨把通道中的太陽(yáng)能路燈打開(kāi)，在太陽(yáng)能蓄電池獲得從控制器傳遞的供電信號(hào)后，將會(huì)為路燈提供電能，太陽(yáng)能蓄電池整體的反應(yīng)時(shí)間較快，一旦啟動(dòng)便能直接供電到晚上。
在晚上 7 點(diǎn)時(shí)，充放控制器為太陽(yáng)能蓄電池下達(dá)停止供電的信號(hào)，隨后其會(huì)做出對(duì)應(yīng)的響應(yīng)，停止對(duì)路燈供電，在通道中的太陽(yáng)能路燈便能夠采用市政路燈電源為行人照明。
這種將太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)與市政供電系統(tǒng)相結(jié)合的供電方法，能夠達(dá)到市政電纜與太陽(yáng)能蓄電池交互供電的效果，保證能夠?yàn)槿诵型ǖ捞峁?24 h 照明。
此外，為了預(yù)防市政電纜突然斷電，在具體設(shè)計(jì)時(shí)采用的太陽(yáng)能蓄電池能夠在電纜斷電后持續(xù) 3 d 為本通道中的路燈供電，以此保證通道中的路燈照明能夠滿足人們的需求。
而且該方案能夠在連續(xù)出現(xiàn)陰雨天時(shí)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)無(wú)法為市政道路供電時(shí)，采用市政電纜對(duì)本通道中的路燈進(jìn)行持續(xù)供電，確保人們行駛在該條通道時(shí)也能獲得較好的照明環(huán)境。
讓人行通道中所使用的太陽(yáng)能路燈，在日光充足時(shí)無(wú)法最大化發(fā)揮自身的作用，但在傍晚和清晨，能夠有效提升其照明可見(jiàn)度，為市民創(chuàng)造良好的出行條件。
總而言之，在市政照明中使用太陽(yáng)能光伏發(fā)電能夠有效減少照明成本，同時(shí)，能解決市政電纜斷電時(shí)無(wú)法供電能的問(wèn)題，保證市政照明具有極高的穩(wěn)定性以及安全性，給市民帶來(lái)良好的生活體驗(yàn)。
結(jié)合我國(guó)科技的發(fā)展與對(duì)綠色能源的需求來(lái)看，太陽(yáng)能光伏發(fā)電在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)用范圍將會(huì)越發(fā)廣泛。實(shí)踐不斷證明，應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)能夠有效節(jié)省電能資源，起到低碳、節(jié)能的效果。
來(lái)源：太陽(yáng)能光伏發(fā)電在市政照明中的應(yīng)用
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